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讓新能源車銷量逐漸提升的根本,絕不是花里胡哨的自動(dòng)駕駛功能。
它要與燃油車搶市場(chǎng),擺在面前的有續(xù)航里程和充電這兩個(gè)痛點(diǎn)需要解決。所以,如今越來越高的續(xù)航里程,才是新能源車銷量提升的根本原因。
再往深層看,電池技術(shù)直接影響續(xù)航里程,電池就像是電動(dòng)車的"油箱",越好的技術(shù)就越能給電動(dòng)車更高的續(xù)航里程,能最直接的提升產(chǎn)品力。
前有比亞迪刀片、埃安彈匣,后有長(zhǎng)城大禹電池。這是近幾天在長(zhǎng)城科技節(jié)上公布的新一代動(dòng)力電池,會(huì)在2022年全面應(yīng)用。
高鎳電池,弊端難平
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長(zhǎng)城汽車這次公布的大禹電池,是三元鋰電池,還是811的高鎳電池。行業(yè)現(xiàn)狀:811高鎳電池不好生產(chǎn)還不安全。
811提高了鎳的比例,正極材料鎳、鈷、錳配比為8:1:1,鈷的含量進(jìn)一步降低,可以實(shí)現(xiàn)更高的電池能量密度,另外,鈷的稀缺性和價(jià)格昂貴的特點(diǎn),NCM811的對(duì)降低動(dòng)力電池成本也有積極作用。雖然,811電池成本低、能量密度大,缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性較差,安全性一直是個(gè)待解決的難題。
都知道811好,能量密度大,但沒幾個(gè)廠家真正大規(guī)模生產(chǎn)了。寧德時(shí)代量產(chǎn),在蔚來和廣汽新能源上投入使用;國(guó)軒高科有計(jì)劃,但是最終因?yàn)榘踩珕栴},計(jì)劃推遲。然后,是對(duì)三元鋰電池不感興趣的比亞迪,悄悄搞自己的811電池但也沒量產(chǎn)。
從正極材料角度講,隨著鎳含量提高,三元材料的熱分解溫度降低,放熱量增大,電池的安全性能變差,這是材料特性。然后,鈷的含量減少,材料循環(huán)和倍率性能也跟著降低。
所以,811電池有成本低、能量密度大的特性,缺點(diǎn)是循環(huán)性差、熱穩(wěn)定性較差。好是好,但需要解決的問題也挺多的。從NCM523、NCM622到NCM811電池,雖然后者能量密度提升明顯,但弊端同樣突出。
應(yīng)對(duì)方案主要依靠風(fēng)冷?
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長(zhǎng)城之所以給新動(dòng)力電池命名"大禹",因?yàn)榇笥碇嗡?堵不如疏"的觀念符合長(zhǎng)城對(duì)動(dòng)力電池?zé)崾Э氐慕鉀Q方法。長(zhǎng)城給出了熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、自動(dòng)滅火、智能冷卻這幾項(xiàng)針對(duì)熱失控的方案。
熱源隔斷,在電芯之間用了雙層復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)可以隔離熱源,能承受火焰沖擊。這一點(diǎn),和同為三元鋰電池的埃安彈匣電池有些不同,大禹電池是在電芯之間用隔熱層,彈匣電池是從根源上解決問題,在電芯正極材料上進(jìn)行本證特性表面修改,提升電芯穩(wěn)定性。
然后,雙向換流+熱流分配,通俗講就是減少熱源對(duì)相鄰電芯的熱沖擊,避免二次引燃。在熱失控過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的高溫、高壓氣火流,電芯會(huì)出現(xiàn)高熱然后自燃,隨之有可能引燃相鄰正常的電芯。雙向換流將這些熱量安全分?jǐn)偟秸麄€(gè)電池包上,但這些熱量顯然遠(yuǎn)不夠讓整個(gè)電池包發(fā)生自燃的危險(xiǎn)。
大禹的雙向換流+熱流分配,基本沒提冷卻液和制冷劑的事兒,可能出于成本和液體泄漏風(fēng)險(xiǎn),大概率應(yīng)該使用的風(fēng)冷系統(tǒng)。技術(shù)層面到底是空調(diào)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器轉(zhuǎn)為冷風(fēng)去吹電池,還是自然對(duì)流、自然風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流的哪種,現(xiàn)在還不得而知。
在分?jǐn)偀崃恐?,為了以防電芯最后還是發(fā)生自燃且爆炸。跟埃安彈匣電池不一樣,沒給電芯設(shè)置安全倉(cāng),也沒網(wǎng)狀納米隔熱材料把電芯分隔,用的是引導(dǎo)排出法。源頭電芯自燃爆炸,結(jié)合電芯防爆閥位置,設(shè)計(jì)熱失控后氣火流路徑,分流、導(dǎo)疏,雙向換流把火源快速引導(dǎo)到滅火通道然后安全排出,同時(shí)電池包內(nèi)的高壓區(qū)域絕緣措施也會(huì)啟動(dòng)。
可能因?yàn)殡姵伢w積限制,大禹電池滅火設(shè)計(jì)采用阻燃的方法,在定向排爆出口設(shè)置多層不對(duì)稱蜂窩狀通道,保持包內(nèi)壓力始終高于包外,從而阻止外界氧氣進(jìn)入包內(nèi)擴(kuò)大火勢(shì)。然后就是智能冷卻,在電芯觸發(fā)熱失控的同時(shí),BMS也會(huì)通過溫度監(jiān)控察覺并及時(shí)提高熱失控局部的冷卻效率。
就目前公布的信息來看,長(zhǎng)城大禹對(duì)于811電池的熱失控考慮挺多,但沒提使用風(fēng)冷、液冷還是直冷的方案,但成本高和液體泄漏對(duì)811電池的風(fēng)險(xiǎn),大概率應(yīng)該是風(fēng)冷。大禹電池和埃安彈匣電池應(yīng)對(duì)三元鋰電池?zé)崾Э貢r(shí)的策略不同,彈匣電池是讓電芯更耐高溫,在高溫情況下長(zhǎng)時(shí)間不燃不爆,給BMS拖出足夠的時(shí)間限制/切斷供電,同時(shí)調(diào)集更多的冷卻液來降溫。
大禹電池用的是811高鎳電芯,比亞迪刀片電池是磷酸鐵鋰電芯,埃安的彈匣電池和大禹一樣都是三元鋰電芯。但刀片和彈匣電池做的都是針刺實(shí)驗(yàn),唯獨(dú)長(zhǎng)城選擇了加熱測(cè)試。量產(chǎn)811的寧德時(shí)代也沒當(dāng)眾做過針刺實(shí)驗(yàn),更別說還沒量產(chǎn)投入使用的大禹電池。
總結(jié):
現(xiàn)在各路廠家對(duì)于三元鋰電池?zé)崾Э剡@件事兒,都沒得到一個(gè)最好的解決方案,尤其是對(duì)811這種高鎳電池的熱失控,防范更要嚴(yán)苛。長(zhǎng)城汽車大禹電池,無非又是另外一種針對(duì)熱失控的方案,既然放出2022年全面應(yīng)用這話,那我們或許可以相信,長(zhǎng)城對(duì)自己新動(dòng)力電池的技術(shù)有點(diǎn)兒信心。